陳寧

摘要：本文主要介紹螺桿空氣壓縮機的相關知識，并主要介紹螺桿式空氣壓縮機電氣原理、互鎖及應注意的問題。

關鍵詞：螺桿式空氣壓縮機；空壓機；電氣知識

1 前言

螺桿壓縮機是由瑞典皇家工學院教授于1934年發(fā)明的。由于設計、制造水平的限制，六十年代以前螺桿壓縮機發(fā)展比較緩慢；六十年代初噴油技術被引入螺桿壓縮機，降低了螺桿轉(zhuǎn)子型線加工精度的要求，同時對機組的噪聲、結構、轉(zhuǎn)速等產(chǎn)生了有利影響。目前噴油螺桿壓縮機已成為空氣動力、制冷空調(diào)行業(yè)中的主要機型，在中等容積流量的空氣動力裝置及中等制冷量的制冷裝置中，螺桿壓縮機在市場上已占領先地位。

2 螺桿空壓機的基本結構與特點

2.1 系統(tǒng)原理

一臺噴油螺桿空壓機組主要由主機和輔機兩大部分組成，主機包括螺桿空壓機主機和主電機，輔機包括進排氣系統(tǒng)、噴油及油氣分離系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等。

電機的聯(lián)動部分實際包括電機和主機兩部分，主機主要有主動齒輪、被動齒輪、陽轉(zhuǎn)子、陰轉(zhuǎn)子等組成；螺桿壓縮機的工作循環(huán)可分為吸氣過程（包括吸氣和封閉過程）、壓縮過程和排氣過程。

2.2 螺桿式壓縮機的特點如下

（1）螺桿壓縮機的轉(zhuǎn)速較高（通常在3000r/min以上），而且體積小、質(zhì)量輕、占地面積小等優(yōu)點，因而經(jīng)濟性好。

（2）螺桿式壓縮機沒有往復質(zhì)量慣性力，動力平衡性能好，故基礎可以很小。

（3）螺桿式壓縮機、結構簡單緊湊，易損件少，所以運行周期長，使用可靠，有利于實現(xiàn)操作自動化。

（4）螺桿式壓縮機具有強制輸氣的特點，既輸氣量幾乎不受壓力的影響。在較寬的工作范圍內(nèi)，仍可保持較高的效率。

3 電氣系統(tǒng)的內(nèi)容

空壓機的電氣系統(tǒng)主要有主電氣回路、控制電氣回路、機器本身保護回路、電氣安全互鎖回路等，主電氣回路在大多數(shù)空壓機系統(tǒng)主要有軟啟動和變頻啟動兩種方式，詳細內(nèi)容如下：

3.1 軟啟動器的啟動方式：

定義及作用：串接于電源與被控電機之間，通過微電腦控制其內(nèi)部的晶閘管觸發(fā)導通角實現(xiàn)交流調(diào)壓，使電機輸入電壓從零以預設函數(shù)關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流。避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉(zhuǎn)數(shù)時啟動過程結束，為電機正常運行提供額定電壓。

缺點：不能調(diào)節(jié)電源頻率，所以就不能從零壓零頻啟動電機，不能實現(xiàn)零沖擊啟動、不能調(diào)速，軟啟動器在啟動電機之后退出系統(tǒng)，失去保護功能。

軟起動器的保護功能

（1）過載保護功能：軟起動器引進了電流控制環(huán)，因而隨時跟蹤檢測電機電流的變化狀況。通過增加過載電流的設定和反時限控制模式，實現(xiàn)了過載保護功能，使電機過載時，關斷晶閘管并發(fā)出報警信號。

（2）缺相保護功能：工作時，軟起動器隨時檢測三相線電流的變化，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護反應。

（3）過熱保護功能：通過軟起動器內(nèi)部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關斷晶閘管，并發(fā)出報警信號。

（4）其它功能：通過電子電路的組合，還可在系統(tǒng)中實現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護。

3.2 變頻器的啟動方式如下

把電壓、頻率固定不變的交流電變換成電壓、頻率可變的交流電的變換器稱為變頻器。

采用這種方式的作用：降低電機啟動時造成的沖擊載荷，控制電機速度，把啟動時間拉長，把電流變平緩，達到軟啟動的目的，同時還能提高電網(wǎng)及電動機的效率。實際上，變頻器主要用在節(jié)能方面，通過調(diào)節(jié)，改變輸出電壓、電流、頻率。一般調(diào)速算的電機使用變頻器。

變頻器的啟動缺點：造價高，價格要比微機保護貴很多，由于目前的變頻器幾乎都采用PWM控制方式，這樣的脈沖調(diào)制形式使得變頻器運行時在電源 側(cè)產(chǎn)生高次諧波電流，并造成電壓波形畸變，電力系統(tǒng)受到諧波污染后，輕則影響系統(tǒng)的運行效率，重則損壞設備以至危害電力系統(tǒng)的安全運行；過載使變頻器跳動比較頻繁，平時發(fā)生過載現(xiàn)象時，一般來講馬達由于過載能力較強，只要變頻器參數(shù)表的電機參數(shù)設置得當，一般不大會出現(xiàn)馬達過載.而變頻器本身由于過載能力較差很容易出現(xiàn)過載報警。

3.3 三種電源線路

三種電源保護回路是有進入電源380V通過變壓器變成24V、和110V的電壓一共三種電源方式，

380V的電源：主要給變頻器和軟啟動供電，通過這個電源來實現(xiàn)空壓機的主電機的啟動和運轉(zhuǎn)。

24V的電源：步進電機的驅(qū)動，及外接信號的安全電壓。

110V的電源：給各個繼電器控制線路的控制電壓，保證控制部分的安全，避免信號的干擾。

這樣在實際生產(chǎn)中就能避免出現(xiàn)電氣事故，保證電氣的控制有序進行。

空壓機系統(tǒng)的啟動方式有遠程自動啟動和手動啟動兩種方式：增加了安全保護急停開關、臟油過濾器的壓力開關，通過他們之間的彼此聯(lián)系，這樣就能保證設備可以既遠程控制、也可以通過通訊控制。在壓縮機的操作面板上可以控制機組的起動、停機、加載或卸載。用戶 也可遠程控制壓縮機的起動與停機，低壓控制箱內(nèi)備有接線端子以備用戶接入。并且急停功能如果按下去，只有急停開關復位以后，系統(tǒng)才可以啟動，這樣更安全。

3.4 空壓機的壓力檢測系統(tǒng)

空壓機系統(tǒng)檢測各個空氣壓力開關包括進氣真空壓力、油分離器壓力、機組排氣壓力開關等。機組的控制部分集中在低壓控制箱內(nèi)，從壓縮機上采集到的壓力信號，溫度信號以及高壓電機的軸承溫度等信號饋入電控箱內(nèi)的控制器，控制器經(jīng)運算判斷出壓縮機是否運行在正常狀態(tài)并輸出信號到文本 顯示器或集控室。

3.5 空壓機的溫度檢測系統(tǒng)

現(xiàn)場油溫檢測探頭，準確的把空壓機的噴油溫度、主機排氣溫度、機組排氣溫度，反饋到空壓機的CPU里，如果各個節(jié)點溫度超過設定的溫度都會出現(xiàn)報警的現(xiàn)象。在高壓電機的前軸承上裝有 PT100 測溫元件，當電機的前軸承超過 110℃ 時，熱敏繼電器將發(fā)出報警信號；高壓開關柜中過電流繼電器具有風扇電機過載 保護的作用，用戶應準確設定過電流繼電器的整定值并定期校正。

4 實際安裝和使用的注意事項

（1）要注意對電機的保護，因為現(xiàn)在所驅(qū)動的電機大部分不是專用的變頻電機，專用的變頻電機的散熱和絕緣強度都比普通的電機高。這在空壓機高效節(jié)能控制系統(tǒng)的電路設計和變頻器的參數(shù)設定都對變頻器的使用做出了限定，達到了保護電機的作用。

（2）在運行時，也要注意變頻器自身的發(fā)熱。變頻器本身都有一個比較強力的散熱風扇，必須要按照要求記性安裝，空壓機高效節(jié)能控制系統(tǒng)的使用環(huán)境溫度不應該超過40℃。

（3）在日常操作要注意定期給空壓機加油、清洗濾網(wǎng)、設備定期保養(yǎng)和潤滑。

5 結束語

電氣部件都裝載于容易維修的鈑金制作電控箱內(nèi)，運行是安全的，因為當溫度過高、電氣過載、或系統(tǒng)壓力過高系統(tǒng)都會自動停機、通過以上線路的保護，使螺桿空壓機系統(tǒng)滿足我們公司實際生產(chǎn)的需要，并且在各種意外情況發(fā)生的時候，一方面是能保護設備不會損壞，另一方面能保護人身安全，這套電氣系統(tǒng)是成型的并且在行業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。

參考文獻：

[1]李總跟，空氣壓縮機操作工.北京：中國勞動社會保障出版，2007.

[2]劉建民，陳建軍.螺桿式空壓機運行及維護技術回答.北京：中國電力出版社，2011.

基金項目：江西科技學院自然科學研究項目（ZRBZD04）